STAGE - Expérimentations sur un caloduc pour ballons stratosphériques H/F

Volant plus haut que les avions, plus bas que les satellites et plus persistants que les fusées-sondes, les ballons stratosphériques sont des véhicules uniques pour collecter des données dans la stratosphère. Cependant, cet environnement dans lequel ils évoluent vient avec son lot de contraintes particulières :

• L'ascension du ballon le fait passer par des phases intenses de convection froide et chaude,
• La très basse pression ambiante au plafond de vol donne un environnement peu convectif,
• Les flux solaire et albédo apportent une énergie thermique importante mais directionnelle de jour,
• Les températures ambiantes sont très variables en fonction des saisons et des localisations sur la planète.

La régulation thermique des équipements embarqués malgré les gradients de température observés devient alors une composante complexe et cruciale pour une mission scientifique réussie. Lorsqu'un équipement est trop froid, il est facile de le réchauffer par effet Joule, à condition d'avoir la puissance électrique nécessaire. Lorsqu'un équipement est trop chaud, il est beaucoup plus difficile de le refroidir, car il faut transporter sa chaleur en dehors d'une isolation épaisse, sans dégrader ses performances à froid. Le caloduc à recirculation a été choisi parmi les solutions de transport de chaleur, car il présente les avantages d'être simple, fiable et compatible avec les charges thermiques rencontrées par les nacelles des ballons CNES.

Un précédent stage effectué en 2026 a déjà pu réaliser un premier prototype de banc d'essai de caloduc. Votre mission pour 2027 est de continuer ce travail en réalisant une nouvelle itération du banc d'essai. Dans le détail, les objectifs du stage sont les suivants :

• Analyse des essais effectués en 2026 et proposer des nouveaux essais sur le prototype existant,
• Opérer le banc d'essai en conditions ambiantes,
• Raffiner la modélisation fluidique numérique du caloduc avec un modèle 2D explicite et évaluer les sensibilités de ses paramètres,
• Optimiser le banc d'essai caloduc et proposer des améliorations du banc d'essai,
• Concevoir, fabriquer, assembler et sourcer des nouveaux composants compatibles avec l'environnement stratosphérique ballon pour itérer sur une nouvelle version du banc d'essai,
• Réaliser des essais de fonctionnement à l'ambiante et en environnement stratosphérique représentatif,
• Analyser et critiquer les résultats obtenus.

Le stage pourrait débuter dès Février 2027.

Diplômes

Vous êtes un.e élève en dernière année d'école d'ingénieur ou en Master 2, avec une spécialité en Dynamique des fluides ou en Physique et Thermique appliquée recherchant un stage long (fin d'études / stage de césure).

Savoir-faire

• Connaissances et modélisation de la physique des fluides diphasiques
• Programmation en Python3 et/ou maîtrise d'un logiciel CFD (OpenFOAM / StarCCM+ / ESATAN Fluids, etc.)
• Dimensionnement de systèmes pressurisés
• CAO et DAO
• Établissement de plan d'expérience
• Traitement des données et analyse de résultats

Savoir-être

• Intérêt pour les expérimentations pratiques
• Sens physique et capacité à résoudre des problèmes ouverts
• Curiosité scientifique et technologique
• Esprit d'initiative
• Capacité de présentation et de vulgarisation

*En tant qu'EPIC, le

CNES applique un principe de neutralité (notamment politique et religieux) à

l'ensemble de ses collaborateurs